JPH04160755A - ペースト式ニッケル正極 - Google Patents
ペースト式ニッケル正極Info
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［発明の目的コ
（産業上の利用分野）
本発明はアルカリ蓄電池に用いられるペースト式ニッケ
ル正極に関し、さらに詳しくは電極群を捲回したときに
電極の短絡が生じないようにしたペースト式ニッケル正
極に関する。
ル正極に関し、さらに詳しくは電極群を捲回したときに
電極の短絡が生じないようにしたペースト式ニッケル正
極に関する。
（従来の技術）
アルカリ蓄電池の代表的なものに、正極としてニッケル
を使用し、負極としてカドミウムまたは水素などを使用
したものがある。このようなアルカリ蓄電池のニッケル
正極は、従来例えばカーボニルニッケルを成形、焼結し
て得られた基板にニッケル塩の水溶液を含浸し、ついで
アルカリ水溶液中でニッケル塩を水酸化ニッケルに転化
せしめることにより製造された、いわゆる焼結式ニッケ
ル正極が一般的であった。
を使用し、負極としてカドミウムまたは水素などを使用
したものがある。このようなアルカリ蓄電池のニッケル
正極は、従来例えばカーボニルニッケルを成形、焼結し
て得られた基板にニッケル塩の水溶液を含浸し、ついで
アルカリ水溶液中でニッケル塩を水酸化ニッケルに転化
せしめることにより製造された、いわゆる焼結式ニッケ
ル正極が一般的であった。
しかし、近年各種電気製品のポータプル化が進む中で、
この焼結式ニッケル極は、高容量化に限界があること、
またこのニッケル極の製造工程が活物質の含浸、転化工
程など極めて複雑で経済的でないこと等が問題とされ、
焼結式ニッケル正極に代わるものとして、例えばニッケ
ル繊維不織布などの３次元構造を有する多孔体基板に、
水酸化ニッケルを主成分とするペーストを直接充填して
得られるいわゆるペースト式ニッケル正極が提案され、
一部製晶化されている。
この焼結式ニッケル極は、高容量化に限界があること、
またこのニッケル極の製造工程が活物質の含浸、転化工
程など極めて複雑で経済的でないこと等が問題とされ、
焼結式ニッケル正極に代わるものとして、例えばニッケ
ル繊維不織布などの３次元構造を有する多孔体基板に、
水酸化ニッケルを主成分とするペーストを直接充填して
得られるいわゆるペースト式ニッケル正極が提案され、
一部製晶化されている。
（発明が解決しようとする課題）
一般にペースト式ニッケル正極は、芯体である３次元多
孔体基板内部にペーストを充填し、３次元多孔体基板よ
り溢れたペーストをスリットなどによって規制後、乾燥
、圧延の工程を行って作製している。そしてこのように
して得られた正極をセパレータを介して負極と捲回して
電極群としている。
孔体基板内部にペーストを充填し、３次元多孔体基板よ
り溢れたペーストをスリットなどによって規制後、乾燥
、圧延の工程を行って作製している。そしてこのように
して得られた正極をセパレータを介して負極と捲回して
電極群としている。
ところが、このときニッケル正極の表面は芯体が露出し
た状態であるので、これをこのまま対極と捲回すると、
ニッケル正極が捲回されたときに起きるクラックによっ
て、芯体が電極から遊離し、電池内短絡が生じやすいと
いう問題がある。
た状態であるので、これをこのまま対極と捲回すると、
ニッケル正極が捲回されたときに起きるクラックによっ
て、芯体が電極から遊離し、電池内短絡が生じやすいと
いう問題がある。
本発明は上記問題点に対処してなされたもので、電極を
捲回したときにニッケル極の芯体が遊離することなく、
したがって電極群の短絡を生ずることのないペースト式
ニッケル正極を提供することを目的とするものである。
捲回したときにニッケル極の芯体が遊離することなく、
したがって電極群の短絡を生ずることのないペースト式
ニッケル正極を提供することを目的とするものである。
［発明の構成］
（課題を解決するための手段）
本発明は、水酸化ニッケルを主成分とする活物質ペース
トを３次元の網状多孔体基板に充填してなるペースト式
ニッケル正極において、該正極の表面に、水酸化ニッケ
ルを主成分とする活物質層が基板の存在しない状態で形
成されており、上記活物質層にはポリテトラフルオロエ
チレンが添加されていることを特徴とするペースト式ニ
ッケル正極に関する。
トを３次元の網状多孔体基板に充填してなるペースト式
ニッケル正極において、該正極の表面に、水酸化ニッケ
ルを主成分とする活物質層が基板の存在しない状態で形
成されており、上記活物質層にはポリテトラフルオロエ
チレンが添加されていることを特徴とするペースト式ニ
ッケル正極に関する。
なお、上記活物質層の厚みは１０μｍ〜１００μｍ程度
がよい。１０μｍ以下では芯体の遊離防止が不十分であ
り、また１００μｍ以上では電極性能に悪影響を及ぼす
おそれがあるからである。
がよい。１０μｍ以下では芯体の遊離防止が不十分であ
り、また１００μｍ以上では電極性能に悪影響を及ぼす
おそれがあるからである。
また、この活物質層は水酸化ニッケルを主成分としてい
るものであり、芯体に充填した活物質ペーストと同一の
ものでもよいが、必ずしも同じである必要はない。
るものであり、芯体に充填した活物質ペーストと同一の
ものでもよいが、必ずしも同じである必要はない。
活物質層に添加するポリテトラフルオロエチレン（ＰＴ
ＦＥ）の量は、０．５〜５重量％が望ましい。上記範囲
以下であると電極特性の改善がみられず、また上記範囲
以上であると活物質量が低下して電極容量に影響を与え
るようになる。ＰＴＦＥの添加方法は、活物質層を電極
表面に塗布する前の活物質ペーストに添加する方法や、
該ペーストを電極表面に塗布した表面に噴霧または含浸
することによって添加する方法等がある。
ＦＥ）の量は、０．５〜５重量％が望ましい。上記範囲
以下であると電極特性の改善がみられず、また上記範囲
以上であると活物質量が低下して電極容量に影響を与え
るようになる。ＰＴＦＥの添加方法は、活物質層を電極
表面に塗布する前の活物質ペーストに添加する方法や、
該ペーストを電極表面に塗布した表面に噴霧または含浸
することによって添加する方法等がある。
また、３次元構造を有する多孔体基板としては、ニッケ
ル繊維焼結体、ニッケルフェルト多孔体。
ル繊維焼結体、ニッケルフェルト多孔体。
スポンジ状ニッケル多孔体等が挙げられる。
（作用）
本発明は、多孔体基板からなる芯体に水酸化ニッケルを
主体とするペーストを充填してなる従来のペースト式ニ
ッケル正極に、その表面に水酸化ニッケルを主成分とす
る活物質層を、基板を存在させない状態で形成させたの
で、電極を捲回したときに芯体が露出せず、電極のクラ
ックにより芯体が遊離するという現象が生じない。した
がって電極短絡を防止することができる。
主体とするペーストを充填してなる従来のペースト式ニ
ッケル正極に、その表面に水酸化ニッケルを主成分とす
る活物質層を、基板を存在させない状態で形成させたの
で、電極を捲回したときに芯体が露出せず、電極のクラ
ックにより芯体が遊離するという現象が生じない。した
がって電極短絡を防止することができる。
ところが、このように基板表面に活物質層を設けると電
極性能が低下し、また長期サイクル時において活物質が
脱落するという問題が生ずる。これは活物質層にＰＴＦ
Ｅを添加することによって改善することができる。すな
わち、活物質層にＰＴＦＥを添加することによって、電
極を捲回した時に生ずる電極からの活物質の脱落を防止
し、電極捲回性や電極性能の向上を図ることができる。
極性能が低下し、また長期サイクル時において活物質が
脱落するという問題が生ずる。これは活物質層にＰＴＦ
Ｅを添加することによって改善することができる。すな
わち、活物質層にＰＴＦＥを添加することによって、電
極を捲回した時に生ずる電極からの活物質の脱落を防止
し、電極捲回性や電極性能の向上を図ることができる。
それは、活物質層中に添加されたＰＴＦＥが繊維化して
活物質同士や活物質と芯体との結着性を増加させ、さら
に電極の柔軟性と電極強度が増加するからである。また
電極表面のＰＴＦＥの繊維化によって、電極表面の接触
抵抗が低下し、電極とセパレータとの捲回性が増し、そ
の結果電極捲回時の捲きづれを防止することができる。
活物質同士や活物質と芯体との結着性を増加させ、さら
に電極の柔軟性と電極強度が増加するからである。また
電極表面のＰＴＦＥの繊維化によって、電極表面の接触
抵抗が低下し、電極とセパレータとの捲回性が増し、そ
の結果電極捲回時の捲きづれを防止することができる。
電極内部、すなわち芯体に充填した活物質ペーストには
ＰＴＦＥを添加してもしなくてもよい。
ＰＴＦＥを添加してもしなくてもよい。
（実施例）
本発明の詳細な説明する。
まず、水酸化ニッケル９０重量％、およびニッケル粉１
０％からなる混合粉体に、水酸化ニッケルに対しカルボ
キシメチルセルロース０．３重量％、Ｐ Ｔ Ｆ Ｅ
０．５重量％を添加し、これらに純水を４５重量％添加
して混練し、ペーストを作製した。
０％からなる混合粉体に、水酸化ニッケルに対しカルボ
キシメチルセルロース０．３重量％、Ｐ Ｔ Ｆ Ｅ
０．５重量％を添加し、これらに純水を４５重量％添加
して混練し、ペーストを作製した。
つづいてこのペーストを焼結繊維基板内へ充填した後、
さらにその両表面に上記ペーストを塗布した。塗布量は
、この表面のペースト層の厚さが電極完成時においてそ
れぞれ２０μｍづつになるような量である。つぎにこれ
を乾燥し、ローラープレスによって圧延し、０．６ｍｍ
に調厚した状態で電極の単位体積当りの容量が６５０ｍ
ＡＨ／ ｃｃとなるようにペースト式ニッケル正極を作
製した。
さらにその両表面に上記ペーストを塗布した。塗布量は
、この表面のペースト層の厚さが電極完成時においてそ
れぞれ２０μｍづつになるような量である。つぎにこれ
を乾燥し、ローラープレスによって圧延し、０．６ｍｍ
に調厚した状態で電極の単位体積当りの容量が６５０ｍ
ＡＨ／ ｃｃとなるようにペースト式ニッケル正極を作
製した。
このペースト式ニッケル正極に通常の方法で得られたカ
ドミウム極をセパレータを介して捲回し、適量の電解液
を加え、電極の理論容量約６００ｍＡＨのニッケルカド
ミウム電池を作製した。
ドミウム極をセパレータを介して捲回し、適量の電解液
を加え、電極の理論容量約６００ｍＡＨのニッケルカド
ミウム電池を作製した。
作成した電池について、活物質の脱落量、電極の捲回性
および電池特性の評価を行った。
および電池特性の評価を行った。
活物質の脱落量の評価は、作製したペースト式ニッケル
正極を単体で直径４ｍｍの軸に捲回後、巻き戻し、更に
捲回する工程を３回繰り返して、その時の電極からの活
物質の脱落量を測ることによって行った。
正極を単体で直径４ｍｍの軸に捲回後、巻き戻し、更に
捲回する工程を３回繰り返して、その時の電極からの活
物質の脱落量を測ることによって行った。
電極の捲回性の評価は、直径４ｍｍの軸に上記と同様な
方法で捲回したときにセパレータよりニッケル電極がは
み出した場合を不良とし、その数を求めて行った。
方法で捲回したときにセパレータよりニッケル電極がは
み出した場合を不良とし、その数を求めて行った。
電極特性の評価方法は、０．２ＣＡで１５０％充電を行
い、０．２ＣＡで１．ＯＶまで放電を行うサイクルを１
０回繰り返した後、ＩＣＡから５ＣＡまでの各レートで
放電を行い、ｌ、０■時の容量から理論容量に対する利
用率を求めた。
い、０．２ＣＡで１．ＯＶまで放電を行うサイクルを１
０回繰り返した後、ＩＣＡから５ＣＡまでの各レートで
放電を行い、ｌ、０■時の容量から理論容量に対する利
用率を求めた。
次に、上記実施例と同様にして、ただし基板表面の活物
質層のＰＴＦＥの添加量を０． １． ３゜５、 ７．
１０重量％とした電極を作製し、同様な試験と評価を
行った。
質層のＰＴＦＥの添加量を０． １． ３゜５、 ７．
１０重量％とした電極を作製し、同様な試験と評価を
行った。
また、上記実施例と同様にして、ただしペーストにあら
かじめＰＴＦＥを添加することをせずに、基板内および
表面にペーストを塗布・乾燥した後、これをＰＴＦＥデ
ィスバージョン溶液中に含浸させて電極を作製した。Ｐ
ＴＦＥの量は乾燥状態で０．５． １． ３． ５．
７． １０重量％であった。得られた電極について上記
と同様な試験と評価を行った。
かじめＰＴＦＥを添加することをせずに、基板内および
表面にペーストを塗布・乾燥した後、これをＰＴＦＥデ
ィスバージョン溶液中に含浸させて電極を作製した。Ｐ
ＴＦＥの量は乾燥状態で０．５． １． ３． ５．
７． １０重量％であった。得られた電極について上記
と同様な試験と評価を行った。
上記試験の結果を第１〜３図に示す。
第１図は活物質層のＰＴＦＥ添加量と活物質の脱落量と
の関係を示す図、第２図は活物質層のＰＴＦＥ添加量と
捲回不良数との関係を示す図、第３図は活物質層のＰＴ
ＦＥ添加量とレート特性の関係を示す図である。
の関係を示す図、第２図は活物質層のＰＴＦＥ添加量と
捲回不良数との関係を示す図、第３図は活物質層のＰＴ
ＦＥ添加量とレート特性の関係を示す図である。
第１図および第２図に示すように、活物質層にＰＴＦＥ
を添加することにより電極活物質の脱落量が著しく減少
し、また捲回時の不良数も著しく減少することがわかる
。また第３図から、ＰＴＦＥの添加量が７重量％、１０
重量％の場合には電池の放電特性が低下することがわか
る。また、ＰＴＦＥの添加方法がペーストに添加する方
法であってもペースト塗布後に含浸する方法であっても
、同様な効果があった。これは電極の表面層にＰＴＦＥ
が含まれていることが効果をもたらしていることを示し
ている。
を添加することにより電極活物質の脱落量が著しく減少
し、また捲回時の不良数も著しく減少することがわかる
。また第３図から、ＰＴＦＥの添加量が７重量％、１０
重量％の場合には電池の放電特性が低下することがわか
る。また、ＰＴＦＥの添加方法がペーストに添加する方
法であってもペースト塗布後に含浸する方法であっても
、同様な効果があった。これは電極の表面層にＰＴＦＥ
が含まれていることが効果をもたらしていることを示し
ている。
なお、上記実施例では３次元の網状多孔体基板として焼
結繊維基板を用いたが、フェルト状’４ ツケル多孔体
、スポンジ状ニッケル多孔体を用いても同様の効果が得
られた。
結繊維基板を用いたが、フェルト状’４ ツケル多孔体
、スポンジ状ニッケル多孔体を用いても同様の効果が得
られた。
［発明の効果］
以上説明したように、本発明のペースト式ニッケル正極
は、表面に基板の存在しない活物質層を形成せしめたこ
とによって、セパレータを介して負極と捲回した時の基
板の遊離を防ぎ、さらに該活物質層にＰＴＦＥを添加す
ることによって、捲回時の活物質層の脱落や捲回不良を
防止することができる。
は、表面に基板の存在しない活物質層を形成せしめたこ
とによって、セパレータを介して負極と捲回した時の基
板の遊離を防ぎ、さらに該活物質層にＰＴＦＥを添加す
ることによって、捲回時の活物質層の脱落や捲回不良を
防止することができる。
第１図は活物質層のＰＴＦＥ添加量と活物質の脱落量と
の関係を示す図、第２図は活物質層のＰＴＦＥ添加量と
捲回不良数との関係を示す図、第３図は活物質層のＰＴ
ＦＥ添加量とレート特性の関係を示す図である。 代理人 弁理士（８７３３）猪 股 祥 晃（ほか１名
） ＰＴ Ｆ Ｅ ：ｉドアＴｔ＋量 ｎ：５０第１
図 ＰＩＦＥ九４ｎ＝５０
の関係を示す図、第２図は活物質層のＰＴＦＥ添加量と
捲回不良数との関係を示す図、第３図は活物質層のＰＴ
ＦＥ添加量とレート特性の関係を示す図である。 代理人 弁理士（８７３３）猪 股 祥 晃（ほか１名
） ＰＴ Ｆ Ｅ ：ｉドアＴｔ＋量 ｎ：５０第１
図 ＰＩＦＥ九４ｎ＝５０
Claims (2)
- （１）水酸化ニッケルを主成分とする活物質ペーストを
３次元の網状多孔体基板に充填してなるペースト式ニッ
ケル正極において、該正極の表面に、水酸化ニッケルを
主成分とする活物質層が基板の存在しない状態で形成さ
れており、上記活物質層にはポリテトラフルオロエチレ
ンが添加されていることを特徴とするペースト式ニッケ
ル正極。 - （２）ポリテトラフルオロエチレンの添加量が、該活物
質層の水酸化ニッケルに対して０．５〜５重量％である
請求項１記載のペースト式ニッケル正極。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02281975A JP3095235B2 (ja) | 1990-10-22 | 1990-10-22 | ペースト式ニッケル正極 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02281975A JP3095235B2 (ja) | 1990-10-22 | 1990-10-22 | ペースト式ニッケル正極 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04160755A true JPH04160755A (ja) | 1992-06-04 |
| JP3095235B2 JP3095235B2 (ja) | 2000-10-03 |
Family
ID=17646507
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02281975A Expired - Fee Related JP3095235B2 (ja) | 1990-10-22 | 1990-10-22 | ペースト式ニッケル正極 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3095235B2 (ja) |
-
1990
- 1990-10-22 JP JP02281975A patent/JP3095235B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3095235B2 (ja) | 2000-10-03 |
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